基于Ce-MOF衍生CeO2/聚苯胺纳米复合材料的紫外增强型耐湿甲醛化学电阻器开发及其室温传感性能研究

本研究针对室内甲醛(HCHO)污染检测难题，开发了一种Ce-MOF衍生CeO2/PANI纳米复合材料传感器。该传感器在室温下对35 ppm甲醛响应值达28.34，且在紫外光照下提升至43.72，展现优异的湿度耐受性和4.42/5.57秒的快速响应/恢复特性，为解决室温甲醛检测中的湿度干扰问题提供了创新方案。

　　

甲醛（HCHO）作为一种广泛存在的室内污染物，当其浓度达到20 ppm时会对人类健康和环境构成严重威胁，并被怀疑具有致癌性。因此开发具有高灵敏度、高选择性且能在室温（RT）操作的高性能甲醛气体传感器具有重要意义。然而在室温条件下实现优异的灵敏度和选择性仍面临挑战，特别是环境湿度的影响。

研究人员通过氧化聚合技术合成了一种铈金属有机框架（Ce-MOF）衍生的二氧化铈（CeO₂）/聚苯胺（PANI）纳米复合材料。与原始PANI和CeO₂传感器相比，基于CeO₂/PANI的传感器展现出卓越的甲醛气敏性能：在室温下对35 ppm甲醛的最高响应值达到28.34，分别是PANI和CeO₂传感器的5.18倍和1.75倍。在紫外光照射下，该纳米复合材料的传感器响应进一步提升至43.72，对应增强倍数分别为5.08倍和1.80倍。

特别值得注意的是，在1 ppm甲醛浓度和光照条件下，传感器表现出4.42秒和5.57秒的快速响应/恢复时间。这种优异的气敏性能源于p-n异质结的形成、氧空位的存在、高比表面积以及CeO₂纳米粒子与PANI之间的协同效应，这些特性共同提升了材料在真实潮湿环境中的甲醛检测能力。